Огнезащита деревянных конструкций методом пропитки. Механизм огнезащиты пропиточными составами

Огнезащитные пропитки применяют для пористых поверхностей: дерева, тканей. Пропитки могут быть поверхностными и глубинными. Их действие заключается в том, что под воздействием повышенной температуры в материале происходит реакция замещения, которая вызывает поглощение энергии, сдерживая горение. Пропитки не стойки к вымыванию и, как правило, нуждаются в нанесении финишного покрытия. Большинство пропиток имеют фунгицидные свойства, т.е. устойчивы к биологическим вредителям.

Огнезащита деревянных конструкций.

270-300С – температура воспламенения продуктов разложения

330-500С – температура самовоспламенения

130С – длительный нагрев, когда аккумулируется температура

110С – удаляется влага

При 130С и выше – разложение.

Термически разлогаются основные компоненты: целлюлоза 45%, гели-целлюлоза 30%, гниль 20%.

4 стадии разложения древесины:

1) Сушка и декарбоксилирование (удаление СО₂)

2) Распад гели-целлюлозы при 265С сопровождается высвобождением СН₄, СО и низкомолекулярными углеводородами (этан, метан и тд), они легко воспламеняются.

3) Активный распад целлюлозы при 310С. Стадия завершается при 365С и характеризуется образованием основного количества летучих продуктов 55% от массы. В этой стадии устойчивое горение.

4) Стадия формирования структуры угля 480С. Соответствует беспламенному горению.

Огнезащита деревянных конструкций – пропитка огнезащитными растворами или покрытие составами (краски, лаки и обмазки).

Состав пропитки: антипирены – это вещества или смеси веществ, предохраняюшие древесину и ткани от воспламенения и самостоятельного горения, вещества, которые разлагаются под действием теплоты и подавляют пламенное горение и тление. Под действием теплоты выделяются газы неподдерживающие горение или смесь которых может оплавиться или образовывать пленки (соли фосфорных кислот. Борной и кремнеевой). Газы – аммиак или сернистый газ или хлороводород.

Требования к антипиренам:

1) Способность препятствовать горению или тлению защищаемого материала.

2) Не должен вызывать коррозии

3) Сохранение свойств в течение длительного времени

4) Не должен влиять на гигроскопичность древесины

5) Нетоксичен

6) Не должен вступать в химическую реакцию с защищаемым материалом

7) Биостойкость

8) Поверхность должна сохранять свои технологические конструкционные свойства

Требования к пропитываемому материалу:

1) Механическая обработка изделия должна производиться до пропитки

2) Допускается механическая обработка после пропитки с последующим трехкратным нанесением пропитки тем же раствором

3) Пропитка мерзлой и обледенелой древесины не допускается.

4) При пропитке в емкости уровень жидкости должен быть на 100мм выше уровня изделия в течение всего времени пропитки

5) Температура раствора не ниже 10С

6) Если масло то температура не ниже 40С

7) Если раствор содержит хром то не выше 50С

8) При пропитке способом нанесения на поверхность качество пропитки характеризуется удержанием защитного средства или расходом пропитывающей жидкости

Способы пропитки:

1) Нанесение на поверхность

-многократное нанесение без просушки в интервалах между нанесением. Каждое следующее нанесение через 10мин. Расход соли 100г на м2.

-многократное нанесение с просушкой древесины (интервал 2 часа). Для водорастворимых и легкорастворимых пропиток.

2) способом вымачивания.

Производится в ванных с крышками, изготовленными из материала стойкого к воздействию раствора и снабженными противовсплывными устройствами.

3) способ горячей, холодной ванны.

Температура горячей ванны 90-95С. Температура пара 95-110С. Температура холодной ванны 20-40С. Продолжительность прогрева не менее 45 мин и в холодной ванне тоже. В горячем растворе происходит удаление из древесины пузырьков воздуха и паров воды. При последующем охлаждении происходит разряжение в порах что позволяет проникать в них огнезащитному составу. Расход соли 50 кг на м3.

4) Пропитка под давлением.

В древесине содержится 70-80 кг соли. Самый дорогой способ. Сложную конфигурацию сложно обработать, сопротивление клеевых швов, очень дорогостоящее оборудование. Большое количество антипиренов ухудшает эластичность и прочность древесины. Производится в автоклавах.

5) Диффузионная пропитка.

Поверхностная проводится легкопроникающими жидкостями. Могут быть использованы автоклавы, в которых изменяется режим давления.

Классификация пропиток.

1) По растворимости: водорастворимые – пропитки на основе солей оммония и фосфорной кислоты, соединения брома, хрома, меди, мышьяка, пентохлорофенолят натрия. Органорастворимые – растворы, в которых используется сланцевое масло, каменноугольное масло в сочетании с органическими растворителями.

2) По устойчивости к вымыванию: легковымываемые Л, вымываемые В, трудновымываемые Т, невымываемые Н.

Методы определения огнезащитных свойств.

1) Испытания проводят больше чем с 3 образцами 2) они должны быть сделаны из воздушно сухой древесины 3) плотность 400-550кг/м3 4) образцы без паров 5)поверхность строганная, торцы спилены и обработана наждаком.

Производят взвешивание до и после каждого нанесения, расход учитывают путем взвешивания.

Испытания проводят в специальных шкафах в течение 2 мин в пламени, дают остыть и взвешивают, по потере массы определяют группу

Если потерялось не более 9% то это 1 группа – трудносгораемая

9-25% - 2 группа – трудновоспламеняемая

25% и более – 3 группа – средства не обеспечивают огнезащиту древесины

Соли

Должно поглотиться 66-80 кг/м3 – 1 группа, 30-40кг/м3 – 2 группа.

Антипирены в порядке уменьшения огнезащитной способности:

Гидрофосфат аммония

Дигидрофосфат аммония

Борная кислота

Тетроборат натрия

Хломид аммония

Хлорид цинка

Биоогнезащита древесины.

Антисептирование древесины – процесс поверхностного нанесения на поверхность древесины химических препаратов производящих отравляющее действие на биологических разрушителей.

Способы: нанесение на поверхность, погружение, вымачивание.

Консервирование древесины – процесс введения в глубокие слои химических препаратов, производящих длительное направленное действие на биологическое разрушение.

Способы: автоклав (под давлением), горячая холодная ванна, диффузионная пропитка.

Группы антипиренов

1) Галогеносодержащие: фосфор, хлор, бром, йод.

Хлор и бромсодержащие чаще используются. Продукты горения бромсодержащих менее летучи по сравнению с хлорсодержащими. Хлорсодержащие выделяют хлор в широком интервале температур поэтому его содержание в газовой фазе низкая. А бромсодержащие разлагаются в узком интервале поэтому концентрация достаточно высокая.

Соединения йода обладают очень низкой термостабильностью и поэтому не используются.

2) Красный фосфор, водорастворимый неорганический фосфат, полифосфаты и оксиды фосфора.

3) Гидроксид алюминия и гидроксид магния – 40%. Обладают низкой стоимостью, нетоксичны, очень низкая дымообразующая способность.

Гидроксид алюминия разлагается от 190С до 2300С в зависимости от размера частиц (0,25-3 мкм), используется для изготовления негорючей кабельной изоляции кровельных материалов и шлангов.

Гидроксид магния (0,5-5мкм) еще более высокая термостойкость до 3000С но более дорогостоящий, используется в добавок к полипропилену.

Гидроксид метала при воздействии высоких температур разлагается с выделением воды, носит эндотермический характер, приводит к охлаждению субстрата до температуры ниже точки воспламенения. Образование воды способствует разбавлению горючих газов, которые выделяются при разложении, ослабляет действие кислорода и замедляет скорость горения. Эффективность прямопропорциональна содержанию.

Графит тоже относится к антипиренам. Вспененный графит сильно вспучивается, в его структуре можно встретить серную кислоту и азотную. Иногда добавляют карбонат кальция для нейтрализации кислоты.